5 Эскизная компоновка редуктора

Таблица 11

Материал вала: Сталь 40 ГОСТ1050-88 Механические характеристики: = 780 МПа; = 400 МПа; = 300 МПа.	Размеры ступеней, мм
Быстроходный вал	25	29		42	35	33	34	65		80	16		26	10
	42	21		10	70	14
Тихоходный вал	30	35		42	35	45	223	191		60	16		118
	40	44		70	21	116							73
Подшипники	Типо- размер		, мм						Грузоподъемность, кН
Быстроходный вал	7207					0,37	1,62		35,2			26,3
Тихоходный вал	7207					0,37	1,62		35,2			26,3

Примечание – для конических однорядных роликоподшипников

.

6 Нагрузки валов редуктора

6.1 Силовая схема нагружения валов редуктора

Рисунок 1

6.2 Определение консольных сил и сил в зацеплении закрытой передачи

Таблица 12 – Силы в зацеплении закрытой конической передачи с круговым

зубом [5, раздел 6.1, таблица 6.1]

Силы в зацеплении	Значение силы, Н
	на шестерне	на колесе
Окружная
Радиальная
Осевая

Примечания.

1 - коэффициент радиальной силы.

2 - коэффициент осевой силы.

Таблица 13 – Консольные силы [6]

Вал	Вид открытой передачи	Характер силы по направлению	Значение силы, Н
Быстроходный	Муфта	Радиальные
Тихоходный	Цепная	Радиальные

Примечание –

6.3 Расчетные схемы быстроходного и тихоходного валов. Схемы

нагружения подшипников

Рисунок 2 – Быстроходный вал

Рисунок 3 – Тихоходный вал

6.3.1 Определяем суммарные радиальные опорные реакции

Н;

Н;

Н;

Н.

6.3.2 Определяем суммарные изгибающие моменты в опасных сечениях

;

; ;

;

.

Таблица 14

Вал	Суммарная радиальная реакция, Н	Радиальная нагрузка подшипника, Н	Суммарный изгибающий момент,	Крутящий момент,
Б	= 2227,03 = 1632,10	= 2227,03 = 1632,10	= 21,00 = 33,04 = 41,72	27,2
Т	= 67,00 = 3320,50	= 67,00 = 3320,50	= 15,6 = 108,8	82,2

7 Проверочный расчет подшипников качения

7.1 Проверяем пригодность подшипников 7207 быстроходного вала редуктора, работающего с умеренными толчками.

Исходные данные: = 2227,03 Н; = 1632,1 Н; об/мин; ч [разделы 1, 2, 6].

Характеристика подшипника: ; [5, раздел 9, таблицы 9.1, 9.4, 9.5; К29].

7.2 Определяем осевые составляющие радиальной нагрузки подшипника

, Н, по формуле

Н;

Н.

7.3 Определяем осевые нагрузки подшипника и , Н, в зависимости от принятой ранее схемы нагружения подшипников [раздел 3].

Так как и , то

Н; Н.

7.4 Определяем отношения

; .

7.5 Определяем эквивалентную динамическую нагрузку , Н, по формуле

4121 Н;

Н.

7.6 Определяем динамическую грузоподъемность , Н, подшипника по формуле

.

7.7 Определяем долговечность , ч, подшипника по формуле

Подшипник пригоден .

7.8 Проверяем пригодность подшипников 7207 тихоходного вала редуктора, работающего с умеренными толчками.

Исходные данные: = 3320,5 Н; = 67 Н; об/мин; ч [разделы 1, 2, 6].

Характеристика подшипника: ; [5, раздел 9, таблицы 9.1, 9.4, 9.5; К29].

7.9 Определяем осевые составляющие радиальной нагрузки подшипника

, Н, по формуле

Н;

Н.

7.10 Определяем осевые нагрузки подшипника и , Н, в зависимости от принятой ранее схемы нагружения подшипников [раздел 3 ПЗ].

Так как и , то

Н; Н.

7.11 Определяем отношения

; .

7.12 Определяем эквивалентную динамическую нагрузку , Н, по формуле

1682 Н;

Н.

7.13 Определяем динамическую грузоподъемность , Н, подшипника по формуле

.

7.5 Определяем долговечность , ч, подшипника по формуле

Подшипник пригоден .

Таблица 15 – Основные размеры и эксплуатационные характеристики

подшипника

Вал	Подшипник	Размеры, мм			Грузоподъемность, кН
		d	D	B
Б	7207	35	72	18,5	35,2	26,3
Т	7207	35	72	18,5	35,2	26,3

8 Подбор и проверочный расчет шпоночных соединений

8.1 Проверке подлежат две шпонки тихоходного вала – под зубчатым колесом и под звездочкой цепной передачи, и одна шпонка на быстроходном валу – под полумуфтой.

8.2 Принимаем шпонки призматические со скругленными торцами. Размеры сечений шпонки, пазов и длины шпонок назначаем из условия технологичности по ГОСТ 23360-78:

быстроходный вал = 28, = 42 мм - размеры шпонки мм;

тихоходный вал = 30, = 40 мм - размеры шпонки мм;

= 42, = 60 мм - размеры шпонки мм.

8.3 Принимаем материал шпонок - сталь 45 ГОСТ 1050-88 нормализованная,

допускаемое напряжение на смятие = 120 МПа при стальной ступице.

8.4 Определяем площадь смятия , , для каждой шпонки по формуле

где - высота шпонки [5, К42], мм;

- глубина паза вала [5, К42], мм;

- рабочая длина шпонки, мм;

l – длина шпонки [5, К42], мм;

- ширина шпонки [5, К42], мм.

8.5 Проверяем прочность шпонки на смятие по формуле

,

где - напряжение смятия, МПа;

Т – вращающий момент на валу, ;

d – диаметр ступени вала, мм.

Таблица 16 Размеры в миллиметрах

Диаметр вала	b	h		l		,	Т,	МПа	МПа
28	8	7	4	40	32	82,50	27,2	23,6	120
30	8	7	4	36	28	72,24	82,2	76,0
42	12	8	5	56	44	110,88	82,2	35,3

Как видно из расчетов, во всех случаях прочность шпоночных соединений обеспечена.

9 Проверочный расчет валов редуктора

9.1 Проанализировав эпюры [рисунки 2,3], наметим опасные сечения:

быстроходный вал – m.В (два концентратора напряжений – посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r); тихоходный вал – m.D (два концентратора напряжений посадка подшипника с натягом и ступенчатый переход галтелью r) и m.К (два концентратора напряжений – посадка колеса с натягом и шпоночный паз).

9.2 Определяем нормальные напряжения , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

где - расчетные напряжения изгиба, МПа;

- суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении, [раздел 6];

- осевой момент сопротивления сечения вала, .

9.3 Определяем касательные напряжений , МПа, в опасных сечениях вала по формуле

где - расчетные напряжения кручения, МПа;

- крутящий момент, [раздел 6];

- полярный момент сопротивления сечения вала, .

9.4 Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетных сечений вала по формулам

;

где - эффективные коэффициенты концентрации напряжений [5, раздел 11.3, таблица 11.2];

- коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения [5, раздел 11.3, таблица 11.3];

- коэффициент влияния шероховатости [5, раздел 11.3, таблица 11.4].

9.5 При действии в расчетном сечении двух источников концентрации напряжений учитывают только наиболее опасный из них (с наибольшим отношением или ) - посадка с натягом.

9.6 Определяем пределы выносливости в расчетных сечениях вала , , МПа, по формулам

,

где и - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, МПа, [раздел 3].

9.7 Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям по формулам

9.8 Определяем общий коэффициент запаса прочности в расчетных сечениях по формуле

где - допускаемый коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала.

Таблица 17

Сечение вала	Диаметр, мм	Ми,	Мк,			, МПа	, МПа
Быстроходный вал		41,72	27,20			9,73	1,60
Тихоходный вал		108,80	82,20			25,40	4,80
		15,70	82,20			2,50	3,00

Таблица 18

Сечение вала														S
						МПа
	3,24	2,35	1,0	3,24	2,35	300	174	92,6	74	9,73	1,6	9,52	46,2	9,32	1,6 … 2,1
	3,24	2,35	1,0	3,24	2,35	300	174	92,6	74	25,40	4,8	3,65	15,4	3,55
	3,57	2,56	1,0	3,57	2,56	300	174	84,0	68	2,43	3,0	34,50	22,7	18,90